EP2738734A1 - Tableau électrique intelligent à courant faible continu - Google Patents

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Publication number
EP2738734A1
EP2738734A1 EP13195185.7A EP13195185A EP2738734A1 EP 2738734 A1 EP2738734 A1 EP 2738734A1 EP 13195185 A EP13195185 A EP 13195185A EP 2738734 A1 EP2738734 A1 EP 2738734A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrical
power
electrical panel
power supply
current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13195185.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Daniel Pignier
David Menga
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Electricite de France SA
Original Assignee
Electricite de France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Electricite de France SA filed Critical Electricite de France SA
Publication of EP2738734A1 publication Critical patent/EP2738734A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2803—Home automation networks
    • H04L12/283—Processing of data at an internetworking point of a home automation network
    • H04L12/2834—Switching of information between an external network and a home network
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/02—Details
    • H04L12/10—Current supply arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G01D4/002—Remote reading of utility meters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y02B70/34—Smart metering supporting the carbon neutral operation of end-user applications in buildings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30—Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading

Definitions

  • the present invention relates to the field of electrical installations, and more particularly to an electrical panel capable of communicating and supplying electrical power to brown equipment via the same wired connection.
  • Electric power suppliers offer subscribers electricity consumers, meters and electrical panels that can be equipped with management electronics.
  • This management electronics is intended in particular for the subscriber to track, manage and optimize its consumption, even remotely via administrator access made available on Smartphone, computer, digital tablet or other.
  • the data relating to the instantaneous or forecast consumption of the subscribers can be communicated by the management electronics to the energy supplier in order to regulate a production of electrical energy.
  • the management electronics integrated in the meter, on the board or distributed between the two latter, generally measures an overall consumption of the electrical installation of the subscriber. Therefore, it is possible to identify the consumption inherent in the operation of high power consumption equipment such as heating, washing machine, refrigerator or other. This identification can be carried out according to known means, for example via an electrical equipment consumption signature recognition, or via a consumption measurement means associated with one or more of the subscriber's equipment.
  • the management electronics is not able to meet with a satisfactory accuracy the consumption of brown equipment, such as sensors, LED lamps, mobile equipment chargers (telephone, tablet digital, etc.) or other.
  • their consumption is relatively low and carried out at different periods of varied duration.
  • the impact of their consumption on the general load curve is too minor and random to identify distinctly their consumer signature.
  • a measurement solution faithful to consumption for such equipment may be to allocate measurement means to each of the equipment.
  • each measurement means tends to accurately record the consumption of brown equipment.
  • this solution involves the multiplication of the means to be installed at the subscriber, increasing the costs of the monitoring system and the installation constraints.
  • brown equipment tends to increase in subscriber housing: telephones, printers, televisions, surveillance equipment, digital tablets, smart lamps, internet modem, etc. Even if this equipment consumes little electricity compared to a consumer station such as heating, the multiplicity of these equipment ultimately generates a significant consumption for consumers. As such, there is a real need for the consumer to precisely control and monitor the consumption of its brown equipment in order to optimize its electricity consumption.
  • the brown equipment comprises power supply circuits or electrical energy storage means such as batteries, to be fed with a direct current.
  • the power supply is provided with alternating current.
  • the direct current from the sources of alternative electric energy is suitable for a direct supply of equipment without the aforementioned successive transformations. There is therefore a need for direct supply of equipment according to a continuous supply provided by alternative electrical sources, without going through a transformation into alternating current.
  • the present invention improves the situation.
  • the invention proposes an electrical panel supplying directly at least one connected device.
  • the supply is supplied according to a continuous low current, at a prescribed power supply, for at least one of the connected devices, this via a digital wire connection with which the electrical panel also communicates data to the at least one connected device.
  • the power supply provided by the electrical panel is electrically secured so as to preserve the installation of any electrical damage.
  • circuit breakers electrically power the wired networks in a low and continuous current.
  • the at least one circuit breaker secures the direct power supplied to the connected device in a low and continuous current. Since the apparatus is directly supplied with a direct current, it is understood that the use of an AC / DC converter is no longer necessary. In the event of an over-current and / or short-circuit fault, the circuit breaker is placed in a safety position, for example by cutting off any power supply to the feeder associated with the device concerned. Thus, the electrical installation is preserved in case of malfunction of power supply.
  • the electronic processing unit makes it possible, for the same link as the power supply, i.e. the wired networks, to exchange data with the connected devices.
  • the electronic processing unit makes it possible, for the same link as the power supply, i.e. the wired networks, to exchange data with the connected devices.
  • the connected device is any type of brown equipment supplied with low and continuous current.
  • these connected devices are at least: multimedia equipment (television, digital tablet, telephone, smartphone, or other), connected objects (sensor, LED lamp, etc.) or any other equipment powered according to a direct current .
  • these connected devices are able to exchange data via their power connection (connection with the wired network) and / or via a wireless communication interface (Wifi, Bluetooth, or other).
  • the weak current is characterized by a power supply of power less than or equal to 100 Watts.
  • the aforementioned connected devices generally require power ranging from a few watts to a hundred watts.
  • the power supply provided by the electrical panel is advantageously a DC power of less than 100 Watts to power the connected devices with a prescribed power, typically 15, 30, 60 or 90 Watts.
  • a request from the electrical treatment unit may be provided for the attention of the connected apparatus to precisely know the prescribed power to be supplied to the apparatus.
  • This request can be made on the one hand via wired networks, and on the other hand, via a wireless communication interface, as detailed below.
  • the circuit breakers, or any other electrical component of the regulator type can be provided so as to modulate the electric power to be supplied on the wired networks.
  • the electronic processing unit is associated with at least one circuit breaker of the plurality of circuit breakers and the unit is further adapted to collect data from at least one current sensor coupled to the at least one a circuit breaker.
  • the sensor is adapted to measure a circuit breaker output current and a potential difference.
  • the current sensor makes it possible to monitor the consumption of a start, participating in the refinement of the consumption monitoring of the devices connected to the switchboard. The consumer can follow with good granularity the consumption inherent to his connected devices.
  • the table further comprises means for storing archives of the data collected by the electronic processing unit.
  • the electrical panel makes it possible to locally store the measurement data in terms of electrical consumption of the connected devices, for use and monitoring at the discretion of the consumer from his home or remote access.
  • the electrical panel further comprises a communication interface for communicating the data collected by the electronic processing unit.
  • the electrical panel further comprises an access connection to a gateway to an extended communication network, the electronic processing unit being connected to the access connection for communicating data with the communication network.
  • extended communication network may be an internet type network.
  • the consumption data can thus be accessed remotely via access to the wide area network, for example from a smartphone with a browser and an internet connection.
  • it may be provided means of authentication and / or encoding encrypted.
  • the electrical panel can download software application data from a consumer demand service platform, processing units and / or devices. connected to the board.
  • These software applications implemented by the units and / or devices relate to new energy management features, assistance with the optimization of consumption or other value-added service for the consumer.
  • the consumption data can be sent to a remote server, typically the server of an energy supplier. The energy supplier then becomes aware of the precise consumption behavior of the subscriber, and can adjust the supply of electrical energy for that consumer or, at the very least, to a group of consumers of which he is a member.
  • the wired networks operate according to an Ethernet type protocol by providing a power supply according to the IEEE 802.3af standard via the electrical panel.
  • This standard is also called “PoE” or “Power over Ethernet” for power over Ethernet. It consists of supplying DC-connected devices at a voltage of about 48 volts.
  • the power can be provided in a range of between 1 and 100 Watts, and more particularly for powers of 15, 30, 60 and 90 Watts or more. These powers meet the criteria of voltage, current and power, power supplies prescribed for the majority of devices.
  • Ethernet protocol In addition to power, the Ethernet protocol is widely used for data exchange between communicating devices.
  • the Ethernet protocol according to the PoE standard is therefore suitable for carrying digital data with the devices connected to the wired networks of the electrical panel and the power supply of these connected devices.
  • the electrical panel receives a power supply from an alternative source of electrical energy.
  • This power supply is transmitted to devices connected securely via circuit breakers associated with departures.
  • the electricity production of the alternative energy source can thus be directly exploited by the connected devices.
  • the electrical source is furthermore at least a second independent source of electric power DC type electric inverter.
  • the inverter stores electrical energy which can be discharged as needed to power an electrical entity such as the electrical panel. Also, since the first source of electrical energy no longer provides power to the board, the inverter can provide energy necessary for the operation of the switchboard and, ultimately, the power of the connected devices.
  • the power supply received from the electrical source is also a power supply according to an alternating current.
  • the electrical panel further comprises a DC AC converter installed intermediate the power connection and one or more starts.
  • the high current power source may typically be a high current electrical board or a high current meter of the consumer's electrical installation.
  • the present electrical panel can integrate into a pre-existing electrical infrastructure of a housing and receive its power via the table or the pre-installed meter.
  • any combination of low DC and / or high AC current sources may be considered for the power supply of this electrical panel.
  • the electronic processing unit is adapted to transmit, on request, data collected and archived within the storage means.
  • the consumer can access his consumption data recorded locally, even remotely with access via the communication interface and / or the electronic processing unit.
  • the electrical panel further comprises an autonomous power source capable of storing at least a portion of the electrical energy received by the power supply connection from at least one aforementioned electrical source.
  • the autonomous power source is for example a battery capable of storing electrical energy in direct current and / or alternating current.
  • the stand-alone power source allows the panel on the one hand, to supply power to the electronic processing unit to send an alert message to the consumer and, on the other hand, to continue to feed at least temporarily, in a degraded mode, the connected devices.
  • a communicating device of a user can communicate via the communication interface of the switchboard, instructions and / or notifications with the connected devices.
  • the user in this case the consumer, can receive for example on his Smartphone alerts notifications or information from the devices connected to the electrical panel. It can also send instructions for operating, setting and / or updating the connected devices.
  • the panel TE comprises rows of circuit breakers DIS, DIS ', DIS ", each of the rows comprising at least one circuit breaker, in the low row of circuit breakers DIS" there are shown feeders D1 to DN with which one or more circuit breakers are associated. .
  • Each departure is associated with a wired RF1 RFN digital network.
  • one or more devices can be connected to each of the RF1 to RFN wired networks.
  • Wired networks digital are suitable both for transmitting digital data with connected devices and for powering these devices.
  • wired networks are Ethernet cables providing a power supply type "PoE".
  • PoE power supply type
  • the connection between one of the departures D1 to DN and one of the RF1 to RFN wired networks can be achieved through a cooperation of male and female RJ45 ports.
  • the devices are connected according to a similar cooperation.
  • each circuit breaker is adapted to interrupt the electric current delivered to a part of the wired networks in the event of overload current or in the event of a short circuit on part of the wired networks, thus ensuring protection of the persons by detecting leakage current to the ground in these networks, and thus preserving the electrical installation.
  • feeders D1 to DN of the low row of circuit breakers DIS "have been shown, but it will be understood that feeders for each of the circuit breakers or for groups of circuit breakers of the electrical panel TE can be provided. , as for example to the rows DIS and DIS '.
  • the circuit breakers are able to regulate the voltage supply. and / or running on the associated wired networks.
  • a voltage and current regulator is provided for this purpose, which regulator is electrically connected to the circuit breakers.
  • control units are provided for controlling the regulation of the supply via circuit breakers or regulators.
  • Each of the circuit breakers is coupled to a current sensor adapted to measure a circuit breaker output current and a potential difference.
  • the current sensors are organized into rows of current sensors CC, CC ', CC "and an electronic processing unit is associated with each of the rows included in the table. to sends D1 to DN to send and receive digital data from wired networks RF1 to RFN.
  • processing units UTE1, UTE2 and UTE3 are respectively associated with the rows of circuit breakers DIS, DIS ', DIS "The electronic processing units are also able to collect and interpret the data from the current sensors coupled to the circuit breakers.
  • processing units can be provided as a control unit for regulating the supply delivered to the feeders D1 to DN.
  • the processing unit UTE3 can, for example, control the circuit breaker or the associated controller at the start D1 so that the power supply of a connected device of the network RF1 is of a power of 15, 30, 60 or even 90 Watts.
  • the data collected and interpreted by the electronic processing units are measurements of the output current of the circuit breaker and a potential difference to determine the electrical consumption on the wired network of the feeder associated with the circuit breaker.
  • any electrical fault occurring in part of the wired networks is detected by the processing units UTE1, UTE2, UTE3 by means of DC, DC and DC row current sensors. "The fault can be located in the installation depending on the associated circuit breaker.
  • the electronic processing units UTE1, UTE2, UTE3 are designed to communicate digital data with the connected devices, this via the wired networks RF1 to RFN associated with the circuit breakers of the DIS, DIS ', DIS rows.
  • any type of digital content readable by connected devices instructions, voice data, image data or other.
  • the electrical panel comprises an archive MEM memory means of the data collected, communicated or measured by the processing units UTE1, UTE2, UTE3.
  • This storage means can be any medium capable of recording digital data in a durable, nonvolatile and perennial manner, preferably non-mechanical and with high noise resistance, with fast read / write access to the stored data.
  • a storage means may be a flash memory SSD.
  • the processing units control the storage of the data and secure the stored data via authentication means and / or encrypted encoding.
  • the electrical panel TE thus constitutes a "black box" of the electrical uses of the connected devices.
  • the current sensors collect information on the consumption of each device or group of devices at a given circuit breaker via a wired network.
  • the electronic processing units UTE1, UTE2, UTE3 collect and archive these data. The consumer can then choose how he has this information collected and archived. This device data is integrated into the usage history and can then be used as needed to accurately reconstruct the events occurring in the dwelling.
  • the current measurements of each circuit breaker on the electrical panel allow the collection of detailed consumption information. This information allows consumers to become aware of, manage and optimize their energy consumption in housing and to have access to a detailed report of the electrical consumption inherent to connected devices.
  • a request from the electrical treatment unit is provided for the connecting device in order to know the prescribed power to which the device is to be powered.
  • the corresponding control unit controls the circuit breaker or the regulator to adapt the power to be delivered to the connected device. The latter then works optimally.
  • the device when disconnected, it is expected to send an alert message to the corresponding electronic processing unit so as to cut, via the circuit breaker for example, the power on the wired network now unused until next time a device is connected.
  • the data collected and stored in the memory of the table TE can be duplicated automatically in a secure electronic safe with a frequency determined according to a consumer setting.
  • the array also includes a CA access connection to a communication network.
  • the electronic processing units can first send and receive data on request of the consumer or connected devices, in order to obtain software applications from a service platform for example.
  • the processing units can send data on request of a server of energy supplier, in particular to account for the actual or future consumption of the connected devices.
  • the electrical panel may include an HMI human-machine interface to consult the consumption data stored locally on the storage means MEM or to parameterize the electrical panel TE.
  • the consumer can send control instructions to the electronic processing unit to adjust the power and duration of the power supplies to the TE board sends.
  • the electrical panel TE may also have a USB port (not shown in the figure) to allow an update and / or maintenance of the software of the electronic processing unit.
  • the configuration of the electronic unit can also be carried out by the consumer using a device communicating in Wifi (tablet, PC, smartphone or other) equipped with appropriate software.
  • the TE electrical panel allows a consumer to control his electrical uses and to keep a history of these uses.
  • the data collected by the current sensors and stored in the MEM memory TE table can be viewed by the consumer and transmitted to the outside on request of the consumer.
  • the request for external transmission of the collected data may be one-off or the fact of a configuration by the consumer, for a regular backup of the data for example.
  • the electrical uses of the consumer are thus kept outside the home and reconstituted, for example to assist the consumer in optimizing his power consumption and / or to help establish causes of failure in the event of a disaster.
  • the electronic processing units may also be parameterized to detect operating anomalies from the collected data, in particular the tripping of a circuit breaker and / or the non-operation of a connected device. If necessary, the electronic processing unit can issue an alert to the consumer via the INT communication interface.
  • the electrical panel can be used to manage the load on electrical appliances.
  • the consumer can adjust remotely, or beforehand on the HMI interface, a time slot during which a device must be recharged at a given power.
  • the battery or power circuit of the connected device is not damaged by prolonged over-charging or overheating inherent to a load.
  • the service life and operation of the connected devices are improved.
  • the electrical panel allows to offer new value-added home automation service in collaboration with the devices connected to the RF1 to RFN wired networks.
  • the consumer can remotely request that the image data from the camera of the tablet be transmitted to him on his Smartphone.
  • the tablet can allow him to monitor his home remotely.
  • the data recorded locally can implement, in situ with the electronic processing units, or remotely with an external server, learning consumer consumption behavior for better energy management.
  • the electronic processing unit can house a web server locally from which users connect via software applications, for example on communicating devices such as smartphones, digital tablets or other. These software applications may include control interfaces and / or presentation of consumption data.
  • the electrical panel TE comprises a plurality of electronic processing units UTE1, UTE2, UTE3, as illustrated in the figures, one of the units is chosen as the master unit.
  • This master unit can collect data from connected devices and / or collect all data collected by the other electronic processing units in the table.
  • another of the electronic processing units of the switchboard can be elected as the master unit according to communication methods between electronic units known per se.
  • a first message can be sent on one of the consumer interfaces and a second message can be sent to the electronic processing unit of the consumer.
  • electric panel TE Typically, in the event of total loss of the power supplies from the electrical source, with battery passage, a first message can be sent on one of the consumer interfaces and a second message can be sent to the electronic processing unit of the consumer. electric panel TE.
  • a power priority can be predetermined so that some devices are fed priority when power failure at the EC input connection.
  • the connected devices in connection with the security of the housing are the first powered at least temporarily during a battery run of the board.
  • the electrical panel TE receives the power supply from the first source SA1 and / or the second source SA2. This power supply is transmitted to the devices connected securely via the circuit breakers of the rows associated with the departures D1 to DN.
  • the electrical panel TE further comprises the access connection CA to a gateway P to an extended communication network RCE.
  • the electronic processing units UTE1, UTE2, UTE3 are connected to the CA access connection to communicate data with the RCE wide area network.
  • the gateway P can be electrically powered via a wired network, such as the RF1 network, as well as the connected devices AP1 to AP10.
  • the CA connection also allows you to receive data exchanged with the RCE wide area network.
  • the processing units UTE1, UTE2, UTE3 electronics are adapted to transmit to the wide area network RCE, on request, data collected and archived within the MEM storage means.
  • the SRC power source comprises, in addition to the first and second alternative sources SA1, SA2, a high current source SCF, such as a high-current electrical panel, for example.
  • the power supply received from the strong current source SRC is ac, with a voltage between 200 and 250 volts.
  • the electrical panel TE comprises a converter CONV AC direct current (converter AC / DC), installed in intermediate between the input connection CE and departures D1 to DN.
  • the CONV converter is designed to convert an AC input power supply of 220 to 240 volts, to a continuous output power supply of 48 volts, or even substantially greater than 48 volts.
  • the electrical panel can be powered by the SRC power source according to any combination of low current and / or high current sources.
  • the CONV converter is intended to transform only an AC power component of the power supply from the SRC source.
  • the consumer can communicate via said communication interface INT instructions and / or notifications with said connected devices AP1 to AP10. In this way, the consumer can receive alerts notifications or information from devices connected to the electrical panel. It is also possible to communicate instructions relating to the operation, configuration and / or updating of connected devices.
  • the consumer can thus manage in a personalized way his electrical uses and keep in a secure way a history of data related to his devices.
  • the electrical panel according to the invention is the heart of a service platform for communication, power supply and optimization of use of consumer devices.
  • the TE electrical panel is interoperable with any type of connected device that can communicate according to the Ethernet protocol or, all or less, can be powered by PoE (IEEE 802.3af).
  • the electrical panel can be grafted on an existing infrastructure and bring a multiplexed power supply with data communication, this in a secure manner.
  • the electrical panel includes measurement means for consumption and does not require in the housing the installation of a measurement means by the user's devices.
  • the electrical panel is integrated into a high current electrical panel so that the electrical installation has only one central device to which are connected the wired networks and the rest of the electrical infrastructure of the housing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

L'invention concerne un tableau électrique (TE) comportant au moins une pluralité de disjoncteurs pour alimenter électriquement des réseaux filaires numériques (RF1...RFN) de communication et d'alimentation électrique. Les réseaux filaires sont adaptés à la fois à la transmission de données numériques avec des appareils connectés (AP1..AP10) auxdits réseaux filaires et à l'alimentation électrique desdits appareils connectés selon un courant faible et continu. Chacun des disjoncteurs est relié à : o une connexion d'alimentation (CE) pour recevoir une alimentation électrique en provenance d'une source électrique (SRC) ; o un ou plusieurs départs (D1...DN) vers les réseaux filaires (RF1...RFN) ; et o une unité de traitement électronique (UTE1, UTE2, UTE3) adaptée pour envoyer et recevoir sur les départs (D1...DN) des données numériques desdits réseaux filaires (RF1...RFN).

Description

  • La présente invention concerne le domaine des installations électriques, et plus particulièrement un tableau électrique apte à communiquer et à fournir une alimentation électrique à des équipements bruns par l'intermédiaire d'une même liaison filaire.
  • Les fournisseurs d'énergie électrique proposent à des consommateurs d'électricité abonnés, des compteurs et tableaux électriques pouvant être munis d'une électronique de gestion. Cette électronique de gestion est notamment prévue pour que l'abonné puisse suivre, gérer et optimiser sa consommation, et ce même à distance via un accès administrateur mis à disposition sur Smartphone, ordinateur, tablette numérique ou autre. Par ailleurs, les données relatives aux consommations instantanées ou prévisionnelles des abonnés peuvent être communiquées par l'électronique de gestion au fournisseur d'énergie afin de réguler une production d'énergie électrique.
  • L'électronique de gestion, intégrée au compteur, au tableau ou répartie entre ces deux derniers, mesure généralement une consommation globale de l'installation électrique de l'abonné. Dès lors, il est possible d'identifier la consommation inhérente au fonctionnement d'équipements à consommation électrique élevée tels que le chauffage, la machine à laver, le réfrigérateur ou autre. Cette identification peut être effectuée selon des moyens connus, par exemple via une reconnaissance de signature de consommation d'équipement électrique, ou via un moyen de mesure en consommation associé à un ou plusieurs des équipements de l'abonné.
  • Or, selon ces moyens connus, l'électronique de gestion n'est pas en mesure de relever avec une précision satisfaisante la consommation d'équipements bruns, tels que des capteurs, des lampes LED, des chargeurs d'équipements mobiles (téléphone, tablette numérique, etc.) ou autre. En ce sens, leur consommation est relativement faible et réalisée à différentes périodes de durée variée. L'impact de leur consommation sur la courbe de charge générale est trop mineur et aléatoire pour pouvoir identifier distinctement leur signature de consommation. Une solution de mesure fidèle en consommation pour de tels équipements peut consister à attribuer des moyens de mesure à chacun des équipements. Ainsi, chaque moyen de mesure tend à relever précisément la consommation d'un équipement brun. Toutefois, cette solution implique la multiplication des moyens à installer chez l'abonné, augmentant de fait les coûts du système de suivi en consommation et les contraintes d'installation.
  • Avec les développements technologiques, l'utilisation d'équipements bruns tend à augmenter au sein des logements d'abonnés : téléphones, imprimantes, téléviseurs, équipements de surveillance, tablettes numériques, lampes intelligentes, modem internet, etc. Quand bien même ces équipements consomment peu d'électricité en comparaison d'un poste de consommation tel que le chauffage, la multiplicité de ces équipements engendre finalement une consommation non négligeable pour les consommateurs. A ce titre, il existe un réel besoin pour le consommateur de contrôler et suivre précisément la consommation de ses équipements bruns afin d'optimiser sa consommation électrique.
  • En outre, les équipements bruns comportent des circuits d'alimentation ou moyens de stockage d'énergie électrique tels que des batteries, à alimenter selon un courant continu. Seulement, sur une installation électrique classique, l'alimentation électrique est fournie en courant alternatif. Aussi, pour un bon fonctionnement des équipements bruns, ceux-ci disposent traditionnellement d'un convertisseur AC/DC sur leur câble d'alimentation et/ou au sein même de l'équipement. La présence du convertisseur vient augmenter le coût de l'équipement et aussi sa consommation en électricité, laquelle consommation est inhérente en partie à l'effet Joule de la transformation électrique des convertisseurs. En vue de diminuer la consommation des équipements et leur coût de fabrication, il existe un besoin de se passer de convertisseur.
  • De surcroît, la production autonome d'énergie pour les logements tend à se développer avec des sources d'énergie électrique alternative de type éolien, photovoltaïque, thermique ou autre. Ces technologies produisent une énergie électrique en courant continu, utilisable par un abonné pour sa propre installation électrique ou pouvant être cédé à un fournisseur d'énergie électrique en échange d'une rétribution. Pour alimenter une installation électrique, ce courant est généralement transformé en courant alternatif à destination du tableau électrique courant fort du logement. Ensuite, le courant alternatif obtenu est à nouveau transformé en courant continu par les convertisseurs des équipements bruns, comme ceux précités.
  • Or, le courant continu issu des sources d'énergie électrique alternative est approprié pour une alimentation directe des équipements sans les transformations successives susmentionnées. Il existe donc un besoin d'alimentation directe des équipements selon une alimentation continue fournie par des sources électriques alternatives, sans passer par une transformation en courant alternatif.
  • La présente invention vient améliorer la situation.
  • L'invention propose un tableau électrique alimentant directement au moins un appareil connecté. L'alimentation est fournie selon un courant faible continu, à une alimentation prescrite, pour au moins un des appareils connectés, ceci par l'intermédiaire d'une liaison filaire numérique avec laquelle le tableau électrique communique aussi des données à l'au moins un appareil connecté. L'alimentation procurée par le tableau électrique est sécurisée électriquement de sorte à préserver l'installation de toute avarie électrique.
  • A cet effet, le tableau électrique comporte au moins une pluralité de disjoncteurs, chacun des disjoncteurs étant relié à :
    • une connexion d'alimentation pour recevoir une alimentation électrique en provenance d'une source électrique ;
    • un ou plusieurs départs vers des réseaux filaires numériques de communication et d'alimentation électrique, lesquels réseaux filaires sont adaptés à la fois à la transmission de données numériques avec des appareils connectés aux réseaux filaires et à l'alimentation électrique des appareils connectés ; et
    • une unité de traitement électronique adaptée pour envoyer et recevoir sur les départs des données numériques des réseaux filaires.
  • Plus particulièrement, les disjoncteurs alimentent électriquement les réseaux filaires selon un courant faible et continu.
  • Ainsi, le au moins un disjoncteur sécurise l'alimentation directe fournie à l'appareil connecté selon un courant faible et continu. L'appareil étant directement alimenté selon un courant continu, on comprend que l'utilisation d'un convertisseur AC/DC n'est plus nécessaire. En cas d'anomalie de type surintensité et/ou court-circuit, le disjoncteur se place dans une position de sécurité, par exemple en coupant toute alimentation électrique du départ associé à l'appareil concerné. Ainsi, l'installation électrique est préservée en cas de dysfonctionnement de d'alimentation électrique.
  • Par ailleurs, l'unité de traitement électronique permet, pour une même liaison que l'alimentation, i.e. les réseaux filaires, d'échanger des données avec les appareils connectés. Ainsi, par multiplexage des données et de l'alimentation électrique au sein d'une même infrastructure réseau, il est possible d'alimenter les appareils connectés et de communiquer en outre avec ces derniers.
  • Il convient de noter qu'on entend par appareil connecté tout type d'équipement brun alimenté en courant faible et continu. A titre purement illustratif, ces appareils connectés sont au moins : des équipements multimédias (télévision, tablette numérique, téléphone, Smartphone, ou autre), des objets connectés (capteur, lampe LED, etc.) ou toute autre équipement alimenté selon un courant continu. Optionnellement, ces appareils connectés sont aptes à échanger des données via leur branchement d'alimentation (connexion avec le réseau filaire) et/ou via une interface de communication sans fil (Wifi, Bluetooth, ou autre).
  • Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le courant faible est caractérisé par une alimentation électrique de puissance inférieure ou égale à 100 Watts. Les appareils connectés précités requièrent généralement une puissance électrique allant de quelques Watts à une centaine de Watts. Aussi, l'alimentation fournie par le tableau électrique est avantageusement une puissance électrique en courant continue inférieure à 100 Watts pour alimenter les appareils connectés selon une puissance prescrite, typiquement de 15, 30, 60 ou 90 Watts.
  • A cet effet, avant d'initier l'alimentation de l'appareil, une requête de l'unité de traitement électrique peut être prévue à l'attention de l'appareil connecté pour connaître précisément la puissance prescrite à fournir à l'appareil. Cette requête peut être réalisée d'une part via les réseaux filaires, et d'autre part, via une interface de communication sans fil, comme détaillé plus loin. On comprendra que les disjoncteurs, ou tout autre composant électrique de type régulateur, peuvent être prévus de sorte à moduler la puissance électrique à fournir sur les réseaux filaires.
  • En complément ou en variante, l'unité de traitement électronique est associée à au moins un disjoncteur de la pluralité de disjoncteurs et l'unité est en outre adaptée à collecter des données d'au moins un capteur de courant couplé à l'au moins un disjoncteur. Le capteur est adapté à mesurer un courant de sortie de disjoncteur et une différence de potentiel. Le capteur de courant permet de suivre la consommation d'un départ, participant à l'affinement du suivi de consommation des appareils connectés au tableau. Le consommateur peut suivre avec une bonne granularité la consommation inhérente à ses appareils connectés.
  • Avantageusement, le tableau comporte en outre un moyen de stockage d'archives des données collectées par l'unité de traitement électronique. De la sorte, le tableau électrique permet de conserver localement les données de mesure en consommation électrique des appareils connectés, ceci pour une utilisation et un suivi à la discrétion du consommateur depuis son logement ou un accès à distance.
  • Dans un mode de réalisation avantageux, le tableau électrique comporte en outre une interface de communication destinée à communiquer les données collectées par l'unité de traitement électronique.
  • L'interface de communication peut être par exemple :
    • un canal Ethernet pour communiquer avec un boîtier d'opérateur télécom pour un transfert des données collectées vers l'extérieur,
    • un canal Wifi pour une consultation locale des données par le consommateur au moyen des appareils connectés ou autres dispositifs communicants munis d'un logiciel adapté,
    • un canal radio pour recueillir des informations complémentaires dans l'installation,
    • ou autre.
  • De cette manière, le consommateur peut consulter facilement les données de consommation de ces appareils connectés et optimiser sa consommation en fonction de telles données.
  • En variante ou en complément, le tableau électrique comporte en outre une connexion d'accès à une passerelle vers un réseau de communication étendu, l'unité de traitement électronique étant connectée à la connexion d'accès pour communiquer des données avec le réseau de communication étendu. Le réseau de communication étendu peut être un réseau de type internet. Les données de consommation peuvent ainsi être consultées à distance via un accès au réseau étendu, comme par exemple à partir d'un Smartphone muni d'un navigateur et d'une connexion à internet. Pour une sécurisation des données stockées dans le tableau électrique, il peut être prévu des moyens d'authentification et/ou d'encodage crypté.
  • En outre, selon la connexion d'accès et/ou l'interface de communication, le tableau électrique peut télécharger des données d'applications logicielles auprès d'une plateforme de services sur requête du consommateur, des unités de traitement et/ou des appareils connectés au tableau. Ces applications logicielles mises en oeuvre par les unités et/ou appareils, sont par exemple relatives à de nouvelles fonctionnalités de gestion d'énergie, une assistance à l'optimisation de la consommation ou autre service à valeur ajoutée pour le consommateur. Dans une autre réalisation possible, les données de consommation peuvent être envoyées à un serveur distant, typiquement le serveur d'un fournisseur d'énergie. Le fournisseur d'énergie a alors connaissance du comportement précis de consommation de l'abonné, et peut ajuster la fourniture d'énergie électrique pour ce consommateur ou, tout au moins, à un groupe de consommateurs dont il fait partie.
  • Selon un mode réalisation particulièrement avantageux, les réseaux filaires opèrent selon un protocole de type Ethernet en fournissant une alimentation électrique selon la norme IEEE 802.3af via le tableau électrique. Cette norme est aussi nommée « PoE » ou « Power over Ethernet » pour alimentation électrique sur Ethernet. Elle consiste à alimenter en courant continu, à une tension de l'ordre de 48 Volts, des appareils connectés par liaison Ethernet. La puissance peut être fournie dans une gamme comprise entre 1 et 100 Watts, et plus particulièrement pour des puissances de 15, 30, 60 et 90 Watts, voire plus. Ces puissances répondent aux critères de tension, courant et puissance, d'alimentations prescrites pour la majorité des appareils.
  • Outre l'alimentation, le protocole Ethernet est largement répandu pour l'échange de données entre dispositifs communicants. Le protocole Ethernet selon la norme PoE est donc approprié pour véhiculer des données numériques avec les appareils connectés aux réseaux filaires du tableau électrique et à l'alimentation électrique de ces appareils connectés.
  • Selon un mode réalisation, l'alimentation électrique reçue en provenance de la source électrique est une alimentation selon un courant continu. Dans une première réalisation possible, la source électrique est au moins une première source autonome d'énergie électrique à courant continu parmi :
    • un panneau photovoltaïque ;
    • une éolienne ;
    • une pile à combustible ;
    • une batterie de véhicule électrique ;
    • ou autre.
  • Ainsi, le tableau électrique reçoit une alimentation électrique en provenance d'une source d'énergie électrique alternative. Cette alimentation électrique est transmise aux appareils connectés de manière sécurisée via les disjoncteurs associés aux départs. La production électrique de la source d'énergie alternative peut ainsi être directement exploitée par les appareils connectés.
  • En variante ou en complément, la source électrique est en outre au moins une deuxième source autonome d'énergie électrique à courant continu de type onduleur électrique. L'onduleur stocke une énergie électrique dont il peut se décharger au besoin pour alimenter une entité électrique telle que le présent tableau électrique. Aussi, dès lors que la première source d'énergie électrique ne fournit plus d'énergie au tableau, l'onduleur peut fournir une énergie nécessaire au fonctionnement du tableau et, in fine, à l'alimentation des appareils connectés.
  • Selon une autre variante ou en complément, l'alimentation électrique reçue en provenance de la source électrique est en outre une alimentation selon un courant alternatif. Pour ce faire, il convient que le tableau électrique comprenne en outre un convertisseur de courant alternatif en courant continu, installé en intermédiaire entre la connexion d'alimentation et les un ou plusieurs départs. Ainsi, avec un seul et même convertisseur dans le tableau, il est possible d'alimenter directement les appareils connectés en courant continu, et ce à partir d'une source électrique initiale en courant alternatif.
  • La source électrique courant fort peut être typiquement un tableau électrique courant fort ou un compteur courant fort de l'installation électrique du consommateur. De cette manière, le présent tableau électrique peut s'intégrer à une infrastructure électrique préexistante d'un logement et recevoir son alimentation via le tableau ou le compteur préinstallé.
  • Par ailleurs, il convient de noter qu'une quelconque combinaison des sources électriques à courant faible continu et/ou à courant fort alternatif peut être envisagée pour l'alimentation électrique du présent tableau électrique.
  • En complément ou en variante, l'unité de traitement électronique est adaptée à transmettre, sur requête, des données collectées et archivées au sein du moyen de stockage. Ainsi, le consommateur peut accéder à ses données de consommation enregistrées en local, et ce même à distance avec un accès par l'intermédiaire de l'interface de communication et/ou de l'unité de traitement électronique.
  • Avantageusement, le tableau électrique comprend en outre une source de puissance autonome apte à stocker au moins une partie de l'énergie électrique reçue par la connexion d'alimentation, en provenance d'au moins une source électrique précitée. La source de puissance autonome est par exemple une batterie apte à stocker une énergie électrique en courant continu et/ou alternatif. Lorsqu'une coupure d'alimentation en provenance de la source électrique survient, la source de puissance autonome permet au tableau d'une part, de fournir une alimentation à l'unité de traitement électronique pour envoyer un message d'alerte au consommateur et, d'autre part, de continuer à alimenter au moins temporairement, selon un mode dégradé, les appareils connectés.
  • Dans une réalisation possible, un dispositif communiquant d'un utilisateur peut communiquer via l'interface de communication du tableau, des instructions et/ou notifications avec les appareils connectés. De cette manière, l'utilisateur, en l'occurrence le consommateur, peut recevoir par exemple sur son Smartphone des notifications d'alertes ou d'informations en provenance des appareils connectés au tableau électrique. Il peut aussi envoyer des instructions de fonctionnement, de paramétrage et/ou de mise à jour des appareils connectés.
  • On comprendra que le tableau électrique est une plateforme intermédiaire entre la source électrique précitée et les appareils connectés, permettant un fonctionnement :
    • sécurisé électriquement eu égard de la présence de disjoncteurs en association avec les départs,
    • simplifié avec un même réseau filaire pour transmettre par multiplexage, à la fois des données et une énergie électrique adaptée aux appareils connectés,
    • sécurisé en échange de données, les données de consommations étant enregistrées en local dans le tableau électrique.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
    • la figure 1 illustre un exemple de représentation d'un tableau électrique selon l'invention ;
    • la figure 2 représente un exemple d'installation électrique de consommateur comprenant le tableau électrique et une source électrique à courant continu ; et
    • la figure 3 représente l'exemple d'installation électrique précédent avec une source électrique à courant continu ou alternatif.
  • Pour des raisons de clarté, les dimensions des différents éléments représentés sur ces figures ne sont pas nécessairement en proportion avec leurs dimensions réelles. Sur les figures, des références identiques correspondent à des éléments identiques.
  • On se réfère tout d'abord à la figure 1 sur laquelle on a illustré une représentation d'un exemple du tableau électrique TE. Le tableau TE comprend des rangées de disjoncteurs DIS, DIS', DIS", chacune des rangées comprenant au moins un disjoncteur. A la rangée basse de disjoncteurs DIS", on a représenté des départs D1 à DN avec lesquels un ou plusieurs disjoncteurs sont associés.
  • Chacun des départs est quant à lui associé à un réseau filaire numérique RF1 à RFN. Comme détaillé dans l'exposé des prochaines figures, un ou plusieurs appareils peuvent être connectés à chacun des réseaux filaires RF1 à RFN. Les réseaux filaires numériques sont adaptés à la fois à la transmission de données numériques avec des appareils connectés et à l'alimentation électrique de ces appareils. Typiquement, les réseaux filaires sont des câbles Ethernet fournissant une alimentation électrique de type « PoE ». Dans cet exemple, la connexion entre un des départs D1 à DN et un des réseaux filaires RF1 à RFN peut être réalisée par l'intermédiaire d'une coopération de ports RJ45 mâle et femelle. A l'autre extrémité des réseaux filaires, les appareils sont connectés selon une coopération analogue.
  • De manière connue en soi, chaque disjoncteur est adapté à interrompre le courant électrique délivré à une partie des réseaux filaires en cas de courant de surcharge ou en cas de court-circuit sur une partie des réseaux filaires, assurant ainsi une protection des personnes en détectant les fuites de courant à la terre dans ces réseaux, et préservant par la même l'installation électrique.
  • Pour des raisons de clarté de la figure, seuls les départs D1 à DN de la rangée basse de disjoncteurs DIS" ont été représentés. On comprendra toutefois que des départs pour chacun des disjoncteurs ou pour des groupes de disjoncteurs du tableau électrique TE peuvent être prévus, comme par exemple aux rangées DIS et DIS'.
  • Le tableau électrique TE comporte une connexion d'alimentation CE d'entrée (nommée connexion d'entrée CE par la suite). L'alimentation électrique qui y est reçue est en provenance d'une source électrique représentée aux figures suivantes. La connexion d'entrée CE est prévue pour alimenter les disjoncteurs. Les disjoncteurs relaient, voire transforment l'alimentation reçue en une alimentation de courant faible et continu. A titre d'exemple, l'alimentation électrique en sortie du tableau, i.e. au niveau des départs D1 à DN, se caractérise par :
    • une tension de 48 Volts ;
    • un courant faible et continu, typiquement inférieur ou égal à 2 A ; et
    • une puissance électrique inférieure ou égale à 100 Watts.
  • Afin de réguler l'alimentation à délivrer aux appareils connectés via les réseaux filaires RF1 à RFN, les disjoncteurs sont aptes à régler l'alimentation électrique en tension et/ou en courant sur les réseaux filaires associés. Dans une autre réalisation possible, un régulateur en tension et en courant est prévu à cet effet, lequel régulateur est connecté électriquement aux disjoncteurs. Comme décrit ci-après, des unités de commande sont prévues pour contrôler la régulation de l'alimentation via les disjoncteurs ou les régulateurs.
  • Chacun des disjoncteurs est couplé à un capteur de courant adapté à mesurer un courant de sortie de disjoncteur et une différence de potentiel. Conformément aux disjoncteurs, les capteurs de courant sont organisés en rangées de capteurs de courants CC, CC', CC". En outre, une unité de traitement électronique est associée à chacune des rangées comprise dans le tableau. Les unités de traitement sont reliées électriquement aux départs D1 à DN pour envoyer et recevoir des données numériques des réseaux filaires RF1 à RFN.
  • Ici, les unités de traitement UTE1, UTE2 et UTE3 sont respectivement associées aux rangées de disjoncteurs DIS, DIS', DIS". Les unités de traitement électronique sont par ailleurs aptes à collecter et interpréter les données issues des capteurs de courants couplés aux disjoncteurs.
  • En outre, les unités de traitement peuvent être prévues comme unité de commande pour la régulation de l'alimentation délivrée aux départs D1 à DN. A titre purement illustratif, l'unité de traitement UTE3 peut par exemple contrôler le disjoncteur ou le régulateur associé au départ D1 pour que l'alimentation électrique d'un appareil connecté du réseau RF1 soit d'une puissance de 15, 30, 60 voire 90 Watts.
  • Les données collectées et interprétées par les unités de traitement électronique sont des mesures du courant en sortie de disjoncteur et une différence de potentiel pour déterminer les consommations électriques sur le réseau filaire du départ associé au disjoncteur. En outre, tout défaut électrique survenant dans une partie des réseaux filaires est détectée par les unités de traitement UTE1, UTE2, UTE3 au moyen des capteurs de courant des rangées CC, CC' et CC". Le défaut peut être localisé dans l'installation en fonction du disjoncteur associé.
  • Les unités de traitement électronique UTE1, UTE2, UTE3 sont prévues pour communiquer des données numériques avec les appareils connectés, ceci via les réseaux filaires RF1 à RFN associés aux disjoncteurs des rangées DIS, DIS', DIS". Les données échangées peuvent être relatives à tout type de contenu numérique lisible par les appareils connectés : instructions, données voix, données images ou autre.
  • Le tableau électrique comporte un moyen de stockage MEM d'archives des données collectées, communiquées ou mesurées par les unités de traitement UTE1, UTE2, UTE3. Ce moyen de stockage peut être tout support apte à enregistrer des données numériques de manière durable, non volatile et pérenne, préférentiellement non mécanique et à haute résistance au bruit, avec un accès rapide en lecture/écriture aux données stockées. A titre d'exemple, un tel moyen de stockage peut être un disque SSD à mémoire flash. Les unités de traitement commandent le stockage des données et sécurisent les données stockées via des moyens d'authentification et/ou d'encodage crypté.
  • On comprend que le tableau électrique TE constitue ainsi une « boîte noire » des usages électriques des appareils connectés. D'une part, les capteurs de courant recueillent des informations relatives à la consommation de chaque appareil ou groupe d'appareils à un disjoncteur donné via un réseau filaire. D'autre part, les unités de traitement électronique UTE1, UTE2, UTE3 collectent et archivent ces données. Le consommateur peut alors choisir de la manière dont il dispose de ces informations collectées et archivées. Ces données des appareils sont intégrées dans l'historique des usages et peuvent ensuite servir au besoin à reconstituer précisément les événements survenus dans le logement.
  • Les mesures en courant de chaque disjoncteur du tableau électrique permettent de recueillir des informations de consommation détaillées. Ces informations permettent au consommateur de se sensibiliser, de gérer et d'optimiser sa consommation d'énergie dans le logement et d'avoir accès à un bilan détaillé de la consommation électrique inhérente aux appareils connectés.
  • Avant de débuter une alimentation d'appareil, une requête de l'unité de traitement électrique est prévue à l'attention de l'appareil se connectant afin de connaître la puissance prescrite à laquelle l'appareil doit être alimenté. Ainsi, l'unité de commande correspondante contrôle le disjoncteur ou le régulateur pour adapter la puissance à délivrer à l'appareil connecté. Ce dernier fonctionne alors de manière optimale.
  • Par ailleurs, lorsque l'appareil est déconnecté, il est prévu d'envoyer un message d'alerte à l'unité de traitement électronique correspondante de sorte à couper, via le disjoncteur par exemple, l'alimentation sur le réseau filaire dorénavant inutilisé jusqu'à la prochaine connexion d'un appareil.
  • Le tableau comporte également une interface de communication INT destinée à communiquer les données collectées par l'unité de traitement électronique. Une telle interface de communication peut être :
    • une interface Ethernet ;
    • une interface radio ;
    • une interface WiFi ; ou
    • toute autre interface permettant au consommateur de consulter les informations collectées et archivées et/ou permettant un transfert de ces informations vers une unité de traitement distante, par exemple un serveur distant ou un coffre fort électronique.
  • Typiquement, les données collectées et archivées dans la mémoire du tableau TE peuvent être dupliquées automatiquement dans un coffre fort électronique sécurisé avec une fréquence déterminée selon un paramétrage du consommateur.
  • Le tableau comporte également une connexion d'accès CA à un réseau de communication. Via la connexion d'accès CA, les unités de traitement électronique peuvent d'une part envoyer et recevoir des données sur requête du consommateur ou des appareils connectés, ceci afin d'obtenir des applications logicielles auprès d'une plateforme de services par exemple. D'autre part, selon une autre réalisation possible, les unités de traitement peuvent envoyer des données sur requête d'un serveur de fournisseur d'énergie, notamment pour rendre compte de la consommation effective ou à venir des appareils connectés.
  • Le tableau électrique peut comporter une interface homme-machine IHM pour consulter les données de consommation stockées en local sur le moyen de stockage MEM ou pour paramétrer le tableau électrique TE. Typiquement, via l'interface IHM, le consommateur peut envoyer des instructions de commande à l'unité de traitement électronique pour régler la puissance et la durée des alimentations électriques aux départs du tableau TE.
  • Le tableau électrique TE peut également disposer d'un port USB (non représenté sur la figure) pour permettre une mise à jour et/ou une maintenance des logiciels de l'unité de traitement électronique. Le paramétrage de l'unité électronique peut également être réalisé par le consommateur à l'aide d'un dispositif communiquant en Wifi (tablette, PC, Smartphone ou autre) munis d'un logiciel adapté.
  • Le tableau électrique TE permet à un consommateur de contrôler ses usages électriques et de conserver un historique de ces usages. Par exemple, les données collectées par les capteurs de courant et archivées dans la mémoire MEM du tableau TE peuvent être consultées par le consommateur et transmises vers l'extérieure sur requête du consommateur. La requête de transmission vers l'extérieure des données collectées peut être ponctuelle ou le fait d'un paramétrage par le consommateur, pour une sauvegarde régulière des données par exemple. Les usages électriques du consommateur sont ainsi conservés à l'extérieur du logement et reconstitués, par exemple pour assister le consommateur dans l'optimisation de sa consommation électrique et/ou pour aider à établir des causes de défaillances en cas de sinistre.
  • Selon un mode de réalisation, les unités de traitement électronique peuvent en outre être paramétrées pour détecter des anomalies de fonctionnement à partir des données collectées, notamment le déclenchement d'un disjoncteur et/ou le non fonctionnement d'un appareil connecté. Le cas échéant, l'unité de traitement électronique peut émettre une alerte à l'attention du consommateur via l'interface de communication INT.
  • Outre, l'optimisation de la consommation du consommateur, le tableau électrique peut permettre de gérer la charge des appareils électriques. En ce sens, le consommateur peut régler à distance, ou au préalable sur l'interface IHM, une plage horaire au cours de laquelle un appareil doit être rechargé à une puissance donnée. Ainsi, la batterie ou le circuit d'alimentation de l'appareil connecté n'est pas endommagé par une suralimentation ou une surchauffe prolongée inhérente à une charge. La durée de vie et le fonctionnement des appareils connectés en sont améliorés.
  • Par ailleurs, le tableau électrique permet de proposer de nouveau service à valeur ajoutée de type domotique en collaboration avec les appareils connectés aux réseaux filaires RF1 à RFN. Typiquement, lors d'une recharge de sa tablette numérique à son domicile via un réseau filaire Ethernet, le consommateur peut demander à distance à ce que les données images de la caméra de la tablette lui soient retransmises sur son Smartphone. Ainsi, la tablette peut lui permette de surveiller son domicile à distance.
  • De surcroît, les données enregistrées en local permettent de mettre en oeuvre, in situ avec les unités de traitement électronique, ou à distance avec un serveur extérieur, un apprentissage du comportement de consommation du consommateur pour une meilleure gestion de l'énergie.
  • L'unité de traitement électronique peut abritée un serveur web en local à partir duquel les usagers se connectent via des applications logicielles, par exemple sur des dispositifs communicants tels que les Smartphones, tablettes numériques ou autre. Ces applications logicielles peuvent proposées notamment des interfaces de contrôle et/ou de présentation des données de consommation.
  • Lorsque le tableau électrique TE comprend une pluralité d'unités de traitement électroniques UTE1, UTE2, UTE3, comme illustré sur les figures, une des unités est choisie comme unité maitre. Cette unité maitre peut collecter les données provenant des appareils connectés et/ou rassembler l'ensemble des données collectées par les autres unités de traitement électroniques du tableau. En cas de défaillance de l'unité maitre, une autre des unités de traitement électronique du tableau peut être élue comme unité maitre selon des procédés de communication entre unités électroniques connus en soi.
  • Le tableau électrique comprend en outre une source de puissance autonome BAT, telle qu'une batterie, stockant une partie de l'énergie électrique reçue par la connexion d'entrée CE, en provenance d'au moins une source électrique. L'énergie stockée dans la source BAT permet au tableau électrique de :
    • alimenter les unités de traitement électronique UTE1, UTE2, UTE3 et l'interface de communication INT pour envoyer un message d'alerte au consommateur, et
    • alimenter partiellement les appareils connectés.
  • Typiquement, en cas de perte totale des alimentations en provenance de la source électrique, avec passage sur batterie, un premier message peut être envoyé sur l'une des interfaces du consommateur et un second message peut être envoyé à l'unité de traitement électronique du tableau électrique TE.
  • En outre, une priorité d'alimentation peut être prédéterminée afin que certains appareils soient alimentés en priorité lors de coupure d'alimentation à la connexion d'entrée CE. A titre purement illustratif, il peut être prévu que les appareils connectés en lien avec la sécurité du logement (alarme, détecteur de mouvement, etc.) soient les premiers alimentés au moins temporairement lors d'un passage sur batterie du tableau.
  • Chaque unité de traitement électronique est paramétrée pour détecter des anomalies dans les données récoltées des appareils connectés. Elle peut alors envoyer des alertes au consommateur ou à un tiers paramétré sur déclenchement d'événements qui peuvent être :
    • déclenchement d'un disjoncteur, sur défaut de court circuit ou surintensité,
    • défaut de non fonctionnement d'un équipement : lampe LED, tablette numérique, capteur ou autre ;
    • déclenchement de l'alarme intrusion,
    • défaut de qualité de l'air, de température, d'humidité, de fuite d'eau ou autre ;
    • alerte d'inactivité (surveillance d'une personne âgée par exemple).
  • On se réfère maintenant à la figure 2 sur laquelle on a représenté un exemple d'installation électrique comprenant le compteur électrique TE. D'une part, le compteur électrique TE est connecté à une source électrique SRC via sa connexion d'entrée CE. D'autre part, par l'intermédiaire des réseaux filaires RF1 à RFN des départs D1 à DN, le compteur électrique est relié aux appareils connectés suivants :
    • équipements de surveillance AP1, AP2 (détecteur de mouvement, capteur de température, caméra, etc.) ;
    • équipements communicants AP3, AP4, AP5 (téléphone, Smartphone, tablette numérique, etc.) ;
    • équipements bureautiques AP6 (ordinateur, imprimante, scanner, etc.) ;
    • équipements multimédias AP7, AP8 (télévision connectée, lecteur de médias, etc.) ;
    • équipements réseau et/ou électrique AP9, AP10 (relai WiFi, multiprise Ethernet, éclairage LED, etc.) ;
    • ou autre.
  • La source électrique SRC fournit une alimentation en courant continu au tableau TE. Cette alimentation est générée par :
    • une première source autonome d'énergie électrique SA1, en l'occurrence ici, un panneau photovoltaïque ;
    • une deuxième source autonome d'énergie électrique SA2 tel qu'un onduleur électrique, apte à stocker de l'énergie électrique issue du panneau photovoltaïque par exemple.
  • Le tableau électrique TE reçoit l'alimentation électrique en provenance de la première source SA1 et/ou de la deuxième source SA2. Cette alimentation électrique est transmise aux appareils connectés de manière sécurisée via les disjoncteurs des rangées associés aux départs D1 à DN.
  • Le tableau électrique TE comporte en outre la connexion d'accès CA à une passerelle P vers un réseau de communication étendu RCE. Les unités de traitement électronique UTE1, UTE2, UTE3 sont connectées à la connexion d'accès CA pour communiquer des données avec le réseau étendu RCE. La passerelle P peut être alimentée électriquement via un réseau filaire, comme le réseau RF1, au même titre que les appareils connectés AP1 à AP10. La connexion CA permet en outre de recevoir les données échangées avec le réseau étendu RCE.
  • Les unités de traitement UTE1, UTE2, UTE3 électronique sont adaptées à transmettre au réseau étendu RCE, sur requête, des données collectées et archivées au sein du moyen de stockage MEM.
  • A la figure 3, on a représenté un autre exemple d'installation comprenant le tableau électrique TE. La source électrique SRC comprend, outre les premières et deuxièmes sources alternatives SA1, SA2, une source en courant fort SCF, telle qu'un tableau électrique courant fort par exemple. L'alimentation électrique reçue en provenance de la source courant fort SRC est en courant alternatif, avec une tension comprise entre 200 et 250 Volts. Dans ce cas d'espèce, le tableau électrique TE comprend un convertisseur CONV de courant alternatif en courant continu (convertisseur AC/DC), installé en intermédiaire entre la connexion d'entrée CE et les départs D1 à DN. A titre d'exemple, le convertisseur CONV est prévu pour convertir une alimentation d'entrée alternative de 220 à 240 Volts, en une alimentation de sortie continue de 48 Volts, voire sensiblement supérieure à 48 Volts. Ainsi, le tableau électrique peut être alimenté par la source électrique SRC selon une quelconque combinaison de sources à courant faible continu et/ou à courant fort alternatif. Le convertisseur CONV est prévu pour transformer uniquement une composante électrique alternative de l'alimentation en provenance de la source SRC.
  • Par ailleurs, le consommateur peut communiquer via ladite interface de communication INT des instructions et/ou notifications avec lesdits appareils connectés AP1 à AP10. De cette manière, le consommateur peut recevoir des notifications d'alertes ou d'informations en provenance des appareils connectés au tableau électrique. Il est aussi possible de communiquer des instructions relatives au fonctionnement, au paramétrage et/ou la mise à jour des appareils connectés.
  • Le consommateur peut ainsi gérer de manière personnalisée ses usages électriques et conserver de manière sécurisée un historique de données liées à ses appareils. Le tableau électrique selon l'invention est le coeur d'une plateforme de service pour la communication, l'alimentation et l'optimisation d'utilisation des appareils du consommateur.
  • On comprendra que le tableau électrique TE est interopérable avec tout type d'appareil connecté pouvant communiquer selon le protocole Ethernet ou, tout ou moins, pouvant être alimenté par PoE (norme IEEE 802.3af).
  • Il convient de noter que de plus en plus de logements disposent d'une infrastructure complète en Ethernet. Aussi, le tableau électrique permet de se greffer sur une infrastructure existante et d'y apporter une alimentation multiplexé avec une communication de données, ceci de manière sécurisée. Le tableau électrique regroupe les moyens de mesures en consommation et ne nécessite pas dans le logement l'installation d'un moyen de mesure par appareils de l'utilisateur.
  • Bien entendu, la présente invention ne se limite pas à la forme de réalisation décrite ci-avant à titre d'exemple et elle s'étend à d'autres variantes. A ce titre, selon un autre mode de réalisation, le tableau électrique est intégré à un tableau électrique courant fort afin que l'installation électrique ne comporte qu'un seul dispositif central auquel sont connectés les réseaux filaires et le reste de l'infrastructure électrique du logement.

Claims (15)

  1. Tableau électrique (TE), comportant au moins :
    - une pluralité de disjoncteurs, chacun des disjoncteurs étant relié à :
    o une connexion d'alimentation (CE) pour recevoir une alimentation électrique en provenance d'une source électrique (SRC) ;
    o un ou plusieurs départs (D1...DN) vers des réseaux filaires numériques (RF1...RFN) de communication et d'alimentation électrique, lesquels réseaux filaires sont adaptés à la fois à la transmission de données numériques avec des appareils connectés (AP1...AP10) auxdits réseaux filaires et à l'alimentation électrique desdits appareils connectés ; et
    - une unité de traitement électronique (UTE1, UTE2, UTE3) reliée aux disjoncteurs et adaptée pour envoyer et recevoir sur les départs (D1...DN) des données numériques desdits réseaux filaires (RF1...RFN) ;
    - dans lequel les disjoncteurs alimentent électriquement les réseaux filaires (RF1...RFN) selon un courant faible et continu.
  2. Tableau électrique (TE) selon la revendication 1, dans lequel ledit courant faible est caractérisé par une alimentation électrique de puissance inférieure ou égale à 100 Watts.
  3. Tableau électrique (TE) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ladite unité de traitement est adaptée pour émettre une requête de puissance prescrite auxdits appareils électriques, ledit courant faible étant modulé en puissance selon la puissance prescrite desdits appareils électriques.
  4. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite unité de traitement électronique (UTE1, UTE2, UTE3) est associée à au moins un disjoncteur de ladite pluralité de disjoncteurs, et est en outre adaptée à collecter des données d'au moins un capteur de courant couplé audit au moins un disjoncteur associé, le capteur étant adapté à mesurer un courant de sortie de disjoncteur et une différence de potentiel.
  5. Tableau électrique (TE) selon la revendication 4, comportant en outre un moyen de stockage (MEM) d'archives desdites données collectées par l'unité de traitement électronique (UTE1, UTE2, UTE3).
  6. Tableau électrique (TE) selon l'une des revendications 4 ou 5, comportant en outre une interface de communication (INT) destinée à communiquer lesdites données collectées par l'unité de traitement électronique (UTE).
  7. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant en outre une connexion d'accès (CA) à une passerelle (P) vers un réseau de communication étendu (RCE), ladite unité de traitement électronique (UTE1, UTE2, UTE3) étant connectée à ladite connexion d'accès (CA) pour communiquer des données avec ledit réseau étendu (RCE).
  8. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les réseaux filaires opèrent selon un protocole de type Ethernet en fournissant une alimentation électrique selon la norme IEEE 802.3af.
  9. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite alimentation électrique reçue en provenance de la source électrique est une alimentation selon un courant continu.
  10. Tableau électrique (TE) selon la revendication 9, dans lequel ladite source électrique est au moins une première source autonome (SA1) d'énergie électrique à courant continu parmi :
    - un panneau photovoltaïque ;
    - une éolienne ;
    - une pile à combustible ; ou
    - une batterie de véhicule électrique.
  11. Tableau électrique (TE) selon les revendications 9 ou 10, dans lequel ladite source électrique est au moins une deuxième source autonome (SA2) d'énergie électrique à courant continu de type onduleur électrique.
  12. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite alimentation électrique reçue en provenance de la source électrique (SRC) est en outre une alimentation selon un courant alternatif, le tableau électrique (TE) comprenant en outre un convertisseur (CONV) de courant alternatif en courant continu, installé en intermédiaire entre ladite connexion d'alimentation (CE) et lesdits un ou plusieurs départs (D1...DN).
  13. Tableau électrique (TE) selon la revendication 12, dans lequel ladite source électrique (SRC) est une source électrique courant fort (SCF) à courant alternatif, de type tableau électrique courant fort ou compteur électrique courant fort.
  14. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une source de puissance autonome (BAT) apte à stocker au moins une partie de l'énergie électrique reçue par ladite connexion d'alimentation (CE).
  15. Tableau électrique (TE) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, via ladite interface de communication (INT), un dispositif communicant d'un utilisateur communique des instructions et/ou notifications avec lesdits appareils connectés (AP1...AP10).
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